Experimental Investigation of Heterogeneous Wave Energy Converter Arrays: Open-Source Data and Performance Comparisons

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Useful for validating numerical models of wave energy converter arrays and heterogeneous designs.

🏢実務担当者:Open-source data can guide the design and testing of real-world wave energy farms.

🏛政策担当者:Highlights the need for investment in marine energy data infrastructure to accelerate renewable energy deployment.

波浪エネルギー変換装置（WEC）アレイに関する包括的でオープンソースの実験データは、海洋エネルギー産業全体を通じて不足している。存在するデータセットは少なく、存在するものでも、完全な放射力相互作用行列など、モデル検証に重要なデータが欠落している。さらに、ほとんどのアレイ研究は、単一設計のWECで構成されるファームを対象としている。一部の研究では、同じアレイ内で異なる寸法や形状を持つWECを数値的に調査しているが、同じアレイ内で異なる自由度で動作するWECの統合を検討したものはない。本研究は、heaving point absorbers（PAs）とoscillating surge WECs（OSWECs）からなる不均質アレイを調査する。8台の機械が製作され、オレゴン州立大学（OSU）のO.H. Hinsdale Directional Wave Basinに輸送された。予備的な数値モデルが調査対象のアレイ構成を導き、均質な対応物よりも優れた性能を発揮するはずの不均質設計を見出した。2台のOSWECと2台のPAからなる4体アレイが試験用に選定された。これらは、多数の波周波数、波向き、振幅にわたって、波励起、強制動揺、規則波（動力取出し（PTO）を作動させた場合と作動させない場合）、および不規則波試験を受け、合計80試験となる。均質な対応物（すべてPAまたはすべてOSWECの4体アレイ）は、機械的および電気的発電量を比較するために規則波および不規則波試験を受ける。 機械的構造と電子構成の詳細も詳述される。機械的側面については、Froudeスケーリング解析、材料選定、共振のための設計、粘性抗力モデリング、および故障モードの最小化（軸受と歯車の力解析）が含まれる。搭載電気システムについては、開発されたソフトウェア（制御、データロギングなど）と具体的なハードウェア選定が、オープンソースのGitHubリポジトリへのリンクとともに含まれる。パワートレイン内のモーター電流、電圧、位置、静的トルクを収集する搭載電気システムのデータ取得に加えて、OSUは6自由度での装置運動のためのQualysis Motion Captureシステムからのデータを提供する。OSUはまた、水槽全体の自由表面波高測定値を得るために20台の波高計を提供する。 プロトタイプは1:50スケールであり、深水域の波動レジームの仮定が水槽内で成り立つように、運転条件は慎重に選定された。対象となる結果は、各装置にかかる波励起力、完全な放射力行列（強制動揺試験により取得）、機械的発電量（規則波、PTO非作動）、電気的発電量（規則波および不規則波、PTO作動）、全自由表面波高、および分離された回折波、放射波、入射波の波動場である。実験は進行中であり、2025年4月9日に完了する予定である。データは後処理され、PRIMREで公開され、UMERC 2025で発表される予定である。本研究はTEAMERプログラムRFTS 12を通じて資金提供を受けた。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Comprehensive, open-source, experimental data for wave energy converter (WEC) arrays is scarce throughout the marine energy industry. Few datasets exist, and those that do are missing crucial data for model validation, such as the complete radiation force interaction matrix. Additionally, most array studies consider farms made up of WECs of a single design. Some studies numerically investigate WECs with varying dimensions or geometries within the same array, but none have examined the integration of WECs operating in different degrees of freedom within the same array. This work investigates heterogeneous arrays consisting of heaving point absorbers (PAs) and oscillating surge WECs (OSWECs). Eight machines were constructed and transported to the O.H. Hinsdale Directional Wave Basin at Oregon State University (OSU). Preliminary numerical models guided the investigated array configurations, finding heterogeneous designs that should outperform their homogeneous counterparts. A 4-body array consisting of two OSWECs and two PAs was chosen for testing. They will undergo wave excitation, forced oscillation, regular wave (with and without power take-off engaged), and random wave tests over a slew of wave frequencies, headings, and amplitudes–totalling to 80 tests. The homogeneous counterparts (4-body arrays of all PAs or all OSWECs) will undergo the regular and random wave tests to compare mechanical and electrical power production. Details of the mechanical build and electronics configuration will also be detailed. For mechanical, this includes Froude scaling analysis, material selection, designing for resonance, viscous drag modeling, and minimizing failure modes (bearing and gear force analyses). For the onboard electrical system, the developed software (controls, data logging, etc.) and specific hardware selections will be included, with links to the open-source GitHub repository. In addition to the onboard electrical system data acquisition, which will collect motor current, voltage, and position and static torque in the powertrain, OSU will provide data from their Qualysis Motion Capture system for device motion in 6 degrees of freedom. OSU will also provide 20 wave gauges to obtain free surface wave elevation measurements throughout the basin. The prototypes are a 1:50 scale, and operating conditions were carefully selected such that deep water wave regime assumptions hold in the basin. Targeted results are the wave excitation force on each device, the full radiation force matrix (obtained through forced oscillation tests), mechanical power production (regular waves, PTO disengaged), electrical power production (regular and random waves, PTO engaged), the total free surface elevation, and the isolated diffracted, radiated, and incident wave fields. The experiments are in progress and will complete on April 9th, 2025. The data will be post-processed, available on PRIMRE, and presented at UMERC 2025. This work was funded through the TEAMER program RFTS 12.

• Zenodo https://zenodo.org/records/20516359first seen 2026-06-03 04:24:54 · last seen 2026-06-03 04:24:55